Zusammenfassung
Für die nuklearmedizinische Dosimetrie wird die Kenntnis der Anzahl der Zerfälle des
verwendeten Radionuklids im jeweiligen Gewebe oder dem betrachteten Volumenelement
(Voxel) benötigt. Hierfür muss die Pharmakokinetik, also der entsprechende Zeitaktivitätsverlauf,
bekannt sein, weil die Zahl der Zerfälle durch die mathematische Integration des Aktivitätsverlaufs
über der Zeit berechnet werden kann. Da die Aktivität nur für einige wenige Zeitpunkte
gemessen werden kann, muss die vollständige Pharmakokinetik für alle Zeitpunkte anhand
von mathematischen Modellen geschätzt werden. Nur auf der Basis geeigneter Modelle
können Vorhersagen der Pharmakokinetik zur Optimierung der Therapie erhalten werden.
Diese Modelle unterscheiden sich in ihrer Komplexität aufgrund des im Modell enthaltenen
Vorwissens über die zugrundeliegende Physiologie und der zur Verfügung stehenden Anzahl
von Messpunkten: So gibt es modellunabhängige Varianten, einfache Kompartimentmodelle
oder physiologisch basierte Kompartimentmodelle. In den Letzteren werden die mathematischen
Kompartimente mit entsprechenden physiologischen Kompartimenten identifiziert, weshalb
die Parameter des Modells physiologischen Größen entsprechen. Damit erlauben diese
physiologisch basierten pharmakokinetischen (PBPK) Modelle nicht nur eine Kurvenanpassung
an die Messwerte sondern zusätzlich auch die Simulation verschiedener therapeutischer
Optionen als Basis zukünftiger Optimierungen der Therapie. Die unterschiedliche Komplexität
des verwendeten Vorwissens für die verschiedenen Modelle beeinflusst die Anzahl der
benötigten Messdaten und damit sowohl die Kosten als auch die Qualität der Ergebnisse.
In dieser Übersicht werden zuerst verschiedene Arten von Modellen eingeführt und beobachterunabhängige
Verfahren zur Auswahl des besten Modells basierend auf den gegebenen Messdaten diskutiert.
Danach wird die Modellselektion am Beispiel des Akaike Informations-Kriteriums und
von Qualitätskriterien für die Datenanpassung durch Modelle demonstriert. Des Weiteren
werden Beispiele für den Einsatz von physiologisch basierten pharmakokinetischen Ganzkörpermodellen
in der nuklearmedizinischen Dosimetrie zur Optimierung der Radionuklid-Therapie vorgestellt.
Abstract
Nuclear medicine dosimetry requires the knowledge of the number of decays of the radionuclide
used in each tissue or volume element (voxel). For this purpose, the pharmacokinetics,
i. e. the corresponding time activity curve, must be known, because the number of
decays can be obtained by the mathematical integration of the course of activity over
time. Since the activity can be measured regularly only for a few time points, the
complete pharmacokinetics for all time points must be estimated using mathematical
models. Only on the basis of appropriate models predictions of pharmacokinetics can
be obtained to optimize therapy.
These models differ in complexity due to the pharmacokinetic background of the model
and the number of available measurements: model-independent variants, simple compartment
models, or physiologically based compartment models. In the latter, the mathematical
compartments are identified with corresponding physiological compartments, which is
why the parameters of the model correspond to physiological dimensions. Thus, these
physiologically based pharmacokinetic (PBPK) models allow not only a curve fitting
to the measured values, but also the simulation of various therapeutic options as
a basis for future optimizations of the therapy. The different complexity of the applied
knowledge for the different models influences the number of required measurement data
and thus both the cost and the quality of the results.
In this review, first, various types of models are introduced and observer-independent
best model selection procedures are discussed based on the given measurement data.
Second, model selection is demonstrated using the example of the Akaike Information
Criterion and quality criteria for fitting. Furthermore, examples of the use of physiologically
based pharmacokinetic (PBPK) whole-body models in nuclear medicine dosimetry for the
optimization of radionuclide therapy are presented.
Schlüsselwörter
PBPK - Therapieplanung - Radionuklidtherapie - molekulare Radiotherapie - Dosimetrie
- Pharmakokinetik - AICc
Keywords
PBPK - treatment planning - radionuclide therapy - molecular radiotherapy - dosimetry
- pharmacokinetics - AICc
